SUS347 versus SUS347H: niobium-gestabiliseerd austenitisch roestvrij staal bij hoge temperaturen

Chemische samenstelling volgens JIS G4303 en G4304

De twee kwaliteiten verschillen alleen op het gebied van koolstof; de stabilisatievereiste schaalt met koolstof, zodat alle koolstof als niobiumcarbide kan worden gebonden.

Equivalente aanduidingen: SUS347=UNS S34700, EN 1.4550 (X6CrNiNb18-10), AISI 347; SUS347H=UNS S34709, EN 1.4551 (X7CrNiNb18-10), AISI 347H. De buisvormige ASTM-vormen zijn TP347 en TP347H volgens ASTM A213, met plaat volgens ASTM A240.

Mechanische eigenschappen

In de gegloeide toestand voldoen beide kwaliteiten aan dezelfde minimale kamertemperatuur-eigenschappen.

Het voordeel van H-kwaliteit is niet zichtbaar bij kamertemperatuur. Het blijkt uit kruip- en spannings-breuktests bij 600-900 graden, waarbij SUS347H consistent een hogere breuksterkte laat zien dan SUS347, omdat het grotere volume aan fijne niobiumcarbiden de korrelgrenzen vastlegt en de kruipvervorming vertraagt.

Prestaties bij hoge temperaturen en kruipsterkte

Niobiumcarbiden behoren tot de thermisch meest stabiele carbiden in roestvrij staal, waardoor 347--type kwaliteiten kunnen dienen boven het temperatuurbereik waar 304 en 316 overmatig kruipen. De H-aanduiding is van belang in ontwerpcodes: de regels voor drukvaten en ketels staan ​​347H toe bij hogere temperaturen dan 347, omdat de kruipgegevens ervan zijn gedocumenteerd en de carbidestructuur stabiel blijft bij langdurige blootstelling. In de praktijk wordt SUS347H toegepast in het bereik van 600-900 graden voor dragende componenten zoals de oververhitter van de ketel en de naverwarmers, terwijl SUS347 hetzelfde temperatuurbereik bestrijkt voor licht belaste of gelaste niet-drukonderdelen. Beide kwaliteiten zijn bestand tegen intergranulaire corrosie na het lassen omdat het niobium koolstof vasthoudt, en beide houden een goede oxidatieweerstand in oxiderende atmosferen binnen hun werkingsbereik.

Lassen en na-warmtebehandeling bij lassen

Beide kwaliteiten lassen gemakkelijk met niobium--houdend austenitisch vulmiddel, doorgaans overeenkomend met 347 vulmiddel volgens AWS A5.9. SUS347 heeft een uitstekende stabiliteit bij-lassen en heeft geen warmtebehandeling na-het lassen nodig voor corrosiebestendigheid. SUS347H, met zijn hogere koolstofgehalte, vereist een striktere controle van de warmte-om carbidevergroving en heetscheuren in de door hitte-beïnvloede zone te voorkomen: houd de interpasstemperatuur onder ongeveer 150 graden en vermijd langzame afkoeling binnen het sensibilisatiebereik. Voor SUS347H-lassen met dikke- secties bij hoge- druktemperaturen is een na- lasuitgloeien bij ongeveer 850-900 graden een gebruikelijke praktijk in de werkplaats om de restspanning te verlichten en de ductiliteit te herstellen, gevolgd door luchtkoeling; de exacte vereiste moet de geldende code en de lasprocedurespecificatie volgen.

Toepassingen en selectie

SUS347 wordt gebruikt voor algemene apparatuur voor hoge- temperaturen waarbij de spanning gematigd is: warmtewisselaarbuizen tot ongeveer 900 graden, chemische reactievaten, ovenonderdelen, dilatatievoegen en nucleaire hulpsystemen waarbij de stabiliteit van gelaste zaken van belang is. SUS347H is gespecificeerd waar het onderdeel aanhoudende spanning draagt ​​bij 600-900 graden: buizen van de oververhitter en naverwarmer van de ketel, hoge-stoomleidingen, spruitstukken, gas-turbine en straal-hete- onderdelen van de motor. Selectieregel: onder ongeveer 600 graden met lage spanning volstaat de goedkopere SUS347 (of zelfs 304/316 kwaliteiten); bij 600-900 graden met aanhoudende stress, gebruik SUS347H; boven ongeveer 900 graden, ga naar hittebestendige kwaliteiten van hogere legeringen met meer chroom en nikkel.

Veelgestelde vragen

Vraag 1: Wat is het verschil tussen SUS347 en SUS347H?A1: Alleen het koolstofgehalte. SUS347 is beperkt tot maximaal 0,08% koolstof; SUS347H wordt geregeld op 0,04-0,10%. Alle andere elementen zijn identiek.

Vraag 2: Waarom verbetert een hoger koolstofgehalte de sterkte bij hoge- temperaturen?A2: Meer koolstof combineert met de toevoeging van niobium om meer niobiumcarbiden te vormen. Deze fijne, thermisch stabiele carbiden fixeren korrelgrenzen en verminderen kruip, waardoor SUS347H een hogere spannings-breuksterkte krijgt bij 600-900 graden.

Vraag 3: Zijn SUS347 en SUS347H bestand tegen interkristallijne corrosie na het lassen?A3: Ja. Het niobium plus tantaalgehalte bindt, bij een minimum van 8×C, koolstof zodat er geen chroom-verarmde zones ontstaan, en beide kwaliteiten zijn bestand tegen intergranulaire corrosie in de-gelaste toestand.

Vraag 4: Kan SUS347 de SUS347H vervangen bij hoge- temperatuurstress?A4: Nee. Boven ongeveer 600 graden onder aanhoudende belasting is de kruipsterkte van SUS347 onvoldoende en ontwerpcodes vereisen de H--klasse met gedocumenteerde kruipgegevens.

Vraag 5: Wat is de rol van tantaal in de Nb+Ta-specificatie?A5: Tantaal vergezelt niobium in natuurlijke bronnen en gedraagt ​​zich identiek bij de vorming van carbiden. De gecombineerde Nb+Ta-limiet zorgt ervoor dat het totale stabilisatorgehalte voldoende is om alle koolstof te binden.

Q6: Hoe moet SUS347H worden gelast?A6: Met bijpassend niobium-lagervulmiddel, lage warmte-inbreng, interpasstemperatuur lager dan ongeveer 150 graden en na-lasgloeien bij 850-900 graden voor dikke drukonderdelen volgens de geldende code.